1、第1节碳的多样性考纲定位核心素养1.了解碳元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2.了解常见碳元素单质及其重要化合物对环境的影响。1.宏观辨识认识碳及其化合物的性质和应用。2.微观探析能从碳单质的结构理解碳单质的多样性，从碳原子结构理解其性质。3.科学探究科学领悟Na2CO3、NaHCO3的性质探究方案，并设计实验探究方案。4.社会责任了解CO2对环境的影响，养成简约适度，绿色低碳的生活习惯。考点一| 碳单质及其氧化物1多种多样的碳单质(1)同素异形体：由同一种元素组成的性质不同的几种单质，互称同素异形体。(2)碳的三种常见同素异形体碳的同素异形体的物理性质及用途。(3)碳
2、的化学性质2碳的氧化物(1)一氧化碳物理性质：无色无味的气体，难溶于水，有毒。化学性质a可燃性：2COO22CO2；b还原性：与Fe2O3反应Fe2O33CO2Fe3CO2。(2)二氧化碳物理性质：无色无味的气体，密度比空气大，可溶于水。化学性质实验室制取原理：CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O。用途：化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂、人工降雨。1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)金刚石和石墨互为同位素。()(2)用活性炭除去冰箱异味，没有发生化学变化。()(3)通过水除去CO中的CO2。()(4)通过灼热CuO除去H2中的CO。()(5)使澄清石灰水变浑浊的氧化物一定为CO
3、2。()(6)将CO2通入NaOH溶液中，一定得到Na2CO3。()(7)用CO2鉴别NaAl(OH)4溶液和CH3COONa溶液。()(8)实验室中可用石灰石和稀硫酸反应制备CO2气体。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法。(1)CO(CO2)：_。(2)CO2(CO)：_。(3)CO2(O2)：_。(4)CO2(SO2)：_。(5)CO2(HCl)：_。答案：(1)通过盛有浓氢氧化钠溶液的洗气瓶(2)通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管(3)通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管(4)通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO
4、4 溶液的洗气瓶(5)通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶考法1碳及其氧化物的性质及实验探究1用四种溶液分别进行实验，表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是()选项操作及现象溶液A通入CO2，溶液不变浑浊BaCl2溶液B通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色退去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量的NaOH溶液，又变浑浊Ca(OH)2溶液BCO2通入Na2SiO3溶液中，先生成沉淀H2SiO3，继续通CO2，H2SiO3不反应，不溶解。2(2019信阳模拟)为检
5、验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课外兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置：根据装置回答问题：(1)A装置的作用是_。(2)实验后通过_处理尾气，发生反应的化学方程式为_。(3)若实验时观察到_，则证明原气体中一定含有一氧化碳。解析：(1)除去混合气体中的CO2时，可先将混合气体通入盛有浓NaOH溶液的洗气瓶中，故A装置的作用是吸收CO2，以排除对后续实验的干扰。(2)CO有毒，故将CO点燃生成CO2才能排放到空气中。(3)CO还原CuO使黑色粉末变成红色，反应生成的CO2使澄清石灰水变浑浊，故可利用这些现象来证明原气体中一定含有CO。答案：(1)吸收CO2(2)点燃2COO22CO2(3
6、)B中无明显现象，装置C中黑色粉末变成光亮的红色，D中澄清石灰水变浑浊思维建模检验CO2中CO是否存在的思维模板各装置的作用是：A除去混合气体中的CO2气体B检验混合气体中CO2是否除尽CCO还原CuO：COCuOCuCO2D验证CO的氧化产物CO2E除去尾气中的CO2气体F除去尾气中的CO气体，防止污染环境确定混合气体中含有CO气体的实验现象是：C中的物质由黑色变成光亮的红色，B中无明显现象，D中的澄清石灰水变浑浊。考法2CO2与碱反应的产物判断3在标准状况下，将4.48 L CO2通入100 mL 3 molL1的NaOH溶液中，溶液中的溶质为_，其物质的量之比为_。解析：n(CO2)0.
7、2 mol，n(NaOH)0.3 mol，n(CO2)n(NaOH)23，可发生反应2CO23NaOH=Na2CO3NaHCO3H2O答案：Na2CO3、NaHCO3114往100 mL NaOH溶液中通入CO2，充分反应后，在减压和较低温度下，小心将溶液蒸干，得白色固体M。通入CO2的体积V(CO2)/mL(标准状况下，下同)与M的质量W/g的关系如图所示。(1)A点时，白色固体M的化学式为_，通入CO2的体积为_mL。(2)C点时，白色固体M的化学式为_，通入CO2的体积为_mL。(3)推算B点时M的组成_(用化学式表示)及通入CO2气体的体积为_mL。解析：首先NaOH转化为Na2CO3
8、，继续通CO2又转化为NaHCO3，结合图形得出：A点M为Na2CO3，V(CO2)1 120 mL；C点M为NaHCO3，V(CO2)2 240 mL；B点为Na2CO3和NaHCO3的混合物，由守恒法求出V(CO2)1 792 mL。答案：(1)Na2CO31 120(2)NaHCO32 240(3)Na2CO3和NaHCO31 792思维建模数轴法判断CO2与强碱(OH)反应的产物当n(OH)n(CO2)的值不同时产物如下：考点二| 钠的碳酸盐碳酸钠和碳酸氢钠1Na2CO3与NaHCO3的物理性质比较名称碳酸钠碳酸氢钠化学式Na2CO3NaHCO3俗名纯碱或苏打小苏打颜色、状态白色粉末细
9、小白色晶体水溶性易溶于水水中易溶，比Na2CO3的溶解度小提醒：因NaHCO3的溶解度较小，将CO2通入饱和Na2CO3溶液时，开始无明显现象，后有沉淀析出。2Na2CO3与NaHCO3的化学性质比较(1)热稳定性Na2CO3性质稳定，受热难分解。NaHCO3性质不稳定，受热易分解，化学方程式为2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。(2)与酸(足量盐酸)反应(填写化学方程式)Na2CO3：Na2CO32HCl=2NaClCO2H2O。NaHCO3：NaHCO3HCl=NaClCO2H2O。(3)与碱液反应(将下列化学方程式补充完整)与NaOH溶液与石灰水(足量)(4)与盐(如CaCl2)溶液
10、反应(写出离子方程式)Na2CO3：COCa2=CaCO3；NaHCO3：与CaCl2不反应。3Na2CO3与NaHCO3的相互转化Na2CO3NaHCO3深度归纳(1)Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法(2)侯氏制碱的原理把二氧化碳通入氨的氯化钠饱和溶液中，使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出；过滤得到碳酸氢钠晶体，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。其化学方程式为NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)向饱和Na2CO3溶液中通入CO2，有晶体析出。()(2)Na2CO310H2O在干燥的空气中可风化变成
11、Na2CO3粉末。()(3)NaHCO3与Na2CO3溶液可用Ba(OH)2溶液鉴别。()(4)用热的烧碱溶液洗去油污，因为Na2CO3可直接与油污反应。()(5)NaHCO3溶液中加少量Ba(OH)2溶液：HCOBa2OH=BaCO3H2O。()(6)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液。()(7)Na与H2反应可生成NaH，NaH与H2O反应时，NaH作还原剂。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)考法1Na2CO3与NaHCO3的性质与鉴别1(2019石家庄模拟)下列关于Na2CO3和NaHCO3的比较中，说法不正确的是()ANaHCO3固体受热容易分解，而Na2CO
12、3固体受热不容易分解B等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应，前者消耗盐酸的物质的量比后者多C向等体积等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中分别滴加2滴酚酞溶液，前者颜色比后者深DNa2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式相同DNa2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式不相同，Na2CO3与Ba(OH)2溶液：COBa2=BaCO3，NaHCO3与Ba(OH)2溶液反应，当NaHCO3少量时：HCOOHBa2=BaCO3H2O；当NaHCO3过量时：2HCOBa22OH=BaCO3CO2H2O。2为除
13、去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是()ANa2CO3溶液(NaHCO3)，选用适量的NaOH溶液BNaHCO3溶液(Na2CO3)，应通入过量的CO2气体CNa2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热DNa2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(OH)2溶液，过滤DBa(OH)2与Na2CO3和Na2SO4均发生化学反应生成白色沉淀，不符合除杂的要求。考法2测定纯碱纯度的实验探究3制得的碳酸钠样品中往往含有少量NaCl，现欲测定样品中Na2CO3的质量分数，某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。(1)方案一：用下图所示方法和步骤进行实验：操作涉及的实验名称有_、洗涤；操作涉
14、及的实验名称有干燥、_。该方案测得的样品中Na2CO3质量分数的计算式为_。(2)方案二：利用下图所示装置来测定纯碱样品中Na2CO3的质量分数(铁架台、铁夹等在图中均已略去)。实验步骤如下：a按图连接装置，并检查气密性；b准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为83.4 g；c准确称得6.0 g纯碱样品放入容器中；d打开分液漏斗的旋塞，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止；e打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为85.6 g。若d、e两步的实验操作太快，则会导致测定结果_(填“偏大”或“偏小”)。装置A中试剂X应选用_。E装置的作用是_。根据实验中测得的有关数据，计算
15、纯碱样品Na2CO3的质量分数为_(结果保留小数点后一位)。解析：(1)生成沉淀A，故操作需要涉及过滤操作。要知道固体的质量需要称重；经过计算，样品中Na2CO3质量分数的计算式为100%。(2)反应过快会使产生的CO2气体不能完全被D装置中碱石灰吸收；快速鼓入空气，也会使装置内残留CO2不能被D装置中碱石灰完全吸收，则测得的CO2质量偏小，测定结果偏小；鼓入空气，可把残留在装置B、C中的CO2赶出由D中碱石灰吸收，因为空气中含有CO2，因此应把鼓入空气中的CO2吸收处理，所以装置A应放入NaOH溶液；如果D装置直接与外界空气相连通，则空气中的H2O和CO2会对测定结果带来影响，所以装置E的作
16、用是防止空气中H2O和CO2进入装置D中；反应中放出CO2气体的质量85.6 g83.4 g2.2 g，设消耗碳酸钠的质量为x，Na2CO3CO210644x 2.2 g解得x5.3 g纯碱样品中Na2CO3的质量分数100%88.3%。答案：(1)过滤称量100%(2)偏小NaOH溶液防止空气中CO2和水蒸气进入装置D中88.3%思维建模测定纯碱纯度的两种常用方法气体法发生反应Na2CO3H2SO4=Na2SO4H2OCO2，依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的纯度沉淀法发生反应Na2CO3BaCl2=BaCO32NaCl，依据BaCO3沉淀的质量，确定N
17、a2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的纯度专项突破(8)Na2CO3、NaHCO3的定量计算与图像分析1Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量比较(1)速率：相同条件下，NaHCO3与盐酸反应放出CO2的速率比Na2CO3与盐酸反应快。 (2)耗酸量：等质量或等物质的量的Na2CO3与NaHCO3均为前者耗酸量多。(3)CO2生成量比较：等物质的量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应，产生CO2的量相等。等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应，NaHCO3产生的CO2多。等物质的量的HCl与足量的Na2CO3、NaHCO3分别反应，NaHCO3产生的C
18、O2多。2Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的图像分析向某溶液(Na2CO3或NaHCO3或NaOH)中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图所示：(1)若OA0，则溶液中所含溶液为NaHCO3，涉及反应的离子方程式为HCOH=CO2H2O；(2)若OAAB，则溶液中溶质为Na2CO3，涉及的离子反应为OA：COH=HCO，AB：HCOH=CO2H2O；(3)若OAAB，则溶液中溶质为Na2CO3和NaHCO3，涉及的离子反应同(2)；(4)若OAAB，则溶液中溶质为NaOH、Na2CO3，涉及的离子反应为OA：OHH=H2O，COH=HCO，
19、AB：HCOH=CO2H2O。典例导航(2019岳阳模拟)向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 molL1稀盐酸，CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。下列判断正确的是()A在0a范围内，只发生中和反应Bab段发生反应的离子方程式为CO2H=CO2H2OCa0.3D原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为12思路点拨H与OH、CO、HCO的先后顺序为OHCOHCOC在0a范围内，先发生中和反应，后发生CO与H生成HCO的反应，A错误；ab段发生反应的离子方程式为HCOH=H2OCO2，B错误；因为a0.4范围内发生的反应是HHCO=CO2H2O，n(CO2)0.
20、01 mol，n(H)n(CO2)0.01 mol，所以a0.3，C正确；由碳元素守恒可知溶液中n(CO)n(CO2)0.01 mol，在0a范围内，生成0.01 mol HCO消耗盐酸0.1 L，与NaOH反应消耗盐酸0.2 L，n(NaOH)n(Na2CO3)21，D错误。1(2019淮北模拟)有关NaHCO3和Na2CO3的性质，下列叙述错误的是()A等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应，在相同条件下Na2CO3产生的CO2体积小B等物质的量的两种盐与同浓度盐酸完全反应，所消耗盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的2倍C1 mol Na2CO3和NaHCO3的混合物与足量稀硫
21、酸充分反应，生成的CO2为1 molD向200 mL 0.1 molL1 Na2CO3溶液中逐滴加入200 Ml 0.1 molL1的稀盐酸并不断振荡，生成的CO2为0.01 molDD项，反应原理为COH=HCO，HCOH=CO2H2O，故不会生成CO2。2向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2气体，充分反应后，再向所得溶液中逐滴加入0.2 molL1 的盐酸，产生CO2的体积与所加盐酸体积之间关系如图所示。下列判断正确的是()A原NaOH溶液的浓度为0.2 molL1B在标准状况下通入CO2的体积为448 mLC所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaOH)n(Na2CO3)1
22、3D所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaHCO3)n(Na2CO3)11A当向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2气体时，反应有两种可能情况：2NaOHCO2=Na2CO3H2O或NaOHCO2=NaHCO3，再加入盐酸100 mL时，无论溶液中溶质是NaOH、NaHCO3还是Na2CO3，最终都会生成NaCl，因n(Na)n(Cl)，所以n(NaOH)n(HCl)0.02 mol，NaOH和盐酸的体积相同，那么浓度也相同，即原NaOH溶液的浓度为0.2 molL1，A项正确；盐酸由25 mL滴至100 mL时，发生的反应为NaHCO3HCl=NaClCO2H2O，消耗盐酸0.
23、015 mol，生成CO2 0.015 mol，即在标准状况下通入CO2的体积为336 mL，B项错误；设所得溶液中的Na2CO3为x mol，NaHCO3为y mol，根据原子守恒：2x moly mol0.02 mol，x moly mol0.015 mol，解得x0.005，y0.01，所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaHCO3)n(Na2CO3)21，C、D项错误。课堂反馈真题体验 一题串知，落实考法(2015全国卷，T26改编)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K15.4102，K25.4105。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O42H2O)
24、无色，熔点为101 ，易溶于水，受热脱水、升华，170 以上分解。回答下列问题：(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是_，反应的离子方程式为_，说明分解产物中含有_。装置B的主要作用是_。考查CO2的检验和主要性质(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、_ _。装置H反应管中盛有的物质是_。能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_。考查CO的检验与性质(3)若上图中的装置C中的澄清石灰水改为水玻璃，则装置
25、C中的现象是_，反应的离子方程式为_，此现象说明H2SiO3比H2CO3的酸性_。考查H2CO3和H2SiO3的酸性强弱(4)若把上图中装置C中的澄清石灰水改为饱和Na2CO3溶液，则装置C中的现象是_，反应的离子方程式为_。考查Na2CO3的性质答案：(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊CO2Ca22OH=CaCO3H2OCO2冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验(2)F、D、G、H、D、ICuOH中黑色粉末变为红色，其前的D中澄清石灰水无现象，其后的D中澄清石灰水变浑浊(3)C中溶液产生白色沉淀或变浑浊，且有气泡逸出CO2SiOH2O=H2SiO3CO弱(
26、4)白色沉淀或变浑浊，有气泡逸出2NaCOCO2H2O=2NaHCO3真题体验，感悟考向1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)(2018全国卷)泡沫灭火器可用于一般的起火，也适用于电器起火。()(2)(2018全国卷)碳酸钠可用于去除餐具的油污。()(3)(2018全国卷)碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查。()(4)(2017全国卷)用乙酸浸泡水壶中的水垢，可将其清除，说明乙酸的酸性小于碳酸的酸性。()(5)(2017全国卷)燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2(2016全国卷，T7)下列有关燃料的说法错误的是()A燃料燃烧产物C
27、O2是温室气体之一B化石燃料完全燃烧不会造成大气污染C以液化石油气代替燃油可减少大气污染D燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一BA项中，燃料燃烧产生的CO2是造成温室效应的主要气体之一，正确；B项中，化石燃料完全燃烧时产生的气体有CO2、SO2等，会造成大气污染，错误；C项中，液化石油气的主要成分是丙烷等含碳原子数目较少的烃，燃油的主要成分是含碳原子数目较多的烃，液化石油气燃烧更充分，可减少大气污染，正确；D项中，燃料不完全燃烧产生的CO是造成大气污染的主要污染物之一。3(2018全国卷，T28节选)某小组为探究K3Fe(C2O4)33H2O(三草酸合铁酸钾)的热分解产物，按如图所示装置进行实验。(1)通入氮气的目的是_。(2)实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊，装置E中固体变为红色，由此判断热分解产物中一定含有_、_。(3)为防止倒吸，停止实验时应进行的操作是_。答案：(1)隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置(2)CO2CO(3)先熄灭装置A、E的酒精灯，冷却后停止通入氮气